JP5812178B2 - 光学特性測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、物体の分光反射率係数および色彩値を求めることができる光学特性測定装置に関し、特に、前記色彩値として、任意の環境光を用いた状況における値を推定する光学特性測定装置に関する。

一般的に、自ら発光しない物体の色彩値を求める際には、どのような光源の下での色彩値であるかを規定するために、観察光源を指定することが必要である。これは、物体（被測定物）の色は、それに照射される光源の分光強度分布と、被測定物の分光反射率係数とから決まるからである。測色計の場合、前記観察光源として、一般的に、Ｄ５０、Ｄ６５、Ｃ、ＡおよびＦ等のＣＩＥ（国際照明員会）やＩＳＯ等の規格で規定された標準光源を測色計に設定することができるように構成されており、測定者が設定すると、その標準光源の分光強度分布が色彩計の演算部に設定される。しかしながら、測定者が、実際に被測定物を目視で観察する場合、環境の照明光が前記のような規定された標準光源とは異なることが多い。そこで、目視との相関がある色彩値を得るために、任意の分光強度分布を持った光源のデータを登録して、その光源を観察光源として色彩値を求めることができる測色計が提案されている。

例えば、特許文献１では、任意の環境光を前記観察光源として、その分光強度分布が、「ユーザ光源」として予め記憶され、前記規定の標準光源で測定した結果が、その標準光源とユーザ光源との差に基づき、ユーザ光源を前記観察光源とした場合の色彩値に換算される。

一方、特許文献２では、「評価用照明メモリ」に予め登録された任意の分光強度分布の光源を、前記観察光源ではなく、評価用照明光として、分光放射率係数や色彩値を求める方法が示されている。これによって、蛍光増白剤を含んだ紙の分光放射率係数が、正確に測定される。

しかしながら、特許文献１の従来技術では、設定すべき光源の分光強度分布の取得方法は、記載されていない。この場合、一般的には、蛍光灯メーカ等から入手した光源の分光強度分布データを入力したり、分光照度計を用いて測定した分光強度分布データを入力する等の方法が用いられる。したがって、測定間隔を粗くして例えば１０ｎｍピッチで測定した場合でも相当量の分光強度分布データを入力する必要があり、作業が非常に煩雑である。

また、特許文献２の従来技術でも、目視との相関がある色彩値を得るためには、同様に環境光の分光強度分布を評価用照明光として登録する必要があり、その方法は、具体的には記載されていない。

特開昭６２−２８４２２５号公報 特開２００６−２９２５１０号公報

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、任意の環境光の下での色彩値を、１台で容易に求めることができる光学特性測定装置を提供することである。

本発明にかかる光学特性測定装置は、被測定物の例えば色彩値や全分光放射率係数等の所定の光学特性を求める光学特性測定装置であって、該光学特性の測定に先立って、測定開口から入射する所定の環境光の分光強度分布が測定されて記憶され、そして、該光学特性の測定の際に、この記憶された環境光の分光強度分布を用いて、この実測した環境光を観察光源とした場合の光学特性が求められる。

このため、本発明にかかる光学特性測定装置は、様々な環境光の下での色彩値を、１台で容易に求めることができる。

上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。

第１実施形態における色彩計の全体構成を示す斜視図である。 図１に示す色彩計の模式的構成を示す物体色測定モードでの光路図である。 図１に示す色彩計の電気的構成を示すブロック図である。 図１に示す色彩計の模式的構成を示す環境光測定モードでの光路図である。 図１に示す色彩計による環境光の測定動作および物体色の測定動作を説明するためのフローチャートである。 色彩値を求めるための操作手順について説明するための図である。 第２実施形態における色彩計の模式的構成を示す物体色測定モードでの光路図である。 図７に示す色彩計による環境光の測定動作および物体色の測定動作を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。なお、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における色彩計の全体構成を示す斜視図であり、この図１では、本体１０１の測定開口３１が上方を向くように図示されている。この色彩計１は、ハンディタイプの色彩計で光学特性測定装置の一例である。この色彩計１において、被測定物の測定の際には、測定者は、本体１０１を持ち、測定者によって測定開口３１が被測定物の表面に対向（接触）するように色彩計１が配置され、被測定物の測定が実行される。本体１０１の測定開口３１付近には、後述するように、アタッチメント１０２が、ねじ込みによって適宜に嵌着されるようになっており、図１（Ａ）は，そのアタッチメント１０２の嵌着前の状態を示し、図１（Ｂ）は，嵌着後の状態を示している。

アタッチメント１０２は、後述する拡散板１０３を保持し、環境光を測定する際に使用される。前記被測定物を測定する場合（測定状態）では、アタッチメント１０２が無い状態で、テーブル上に載置された前記被測定物の一例としての印刷物上に本体１０１が伏せて載置される。次に、電源スイッチ１０４が投入されて、測定釦１０５が操作されることで、該本体１０１は、その印刷物の色彩値を測定する。そして、測定結果は、図１では裏側となっている図示しない表示部に表示されたり、本体１０１に接続されているパーソナルコンピュータ等に送信されたりする。このため、測定開口３１の周縁部の当接部１１１および一対の脚部１１２が前記印刷物に当接して、前記本体１０１が支持され、前記当接部１１１は、測定開口３１からの外乱光の入射が無いように印刷物に密着される。この色彩計１には、アタッチメント１０２と同様の構成で、白色校正板が着脱可能となっており、その白色校正板を装着することで、後述するポリクロユニット３５の分光強度特性の校正が可能となる。

図２は、図１に示す色彩計１の模式的構成を示す物体色測定モードでの光路図である。この色彩計１の光路は、図２において、大略的に、照明光学系２および受光光学系３を備えて構成され、これらは、本体１０１内に収容される。

受光光学系３は、測定開口３１を形成する薄板で環状の円形マスク３２と、円形マスク（受光マスク板）３２を通過した光を集光するレンズ３３と、レンズ３３の焦点位置に入射端３４１が配置される光ファイバ３４と、光ファイバ３４の出射端３４２からの出射光が入射開口３５１から入射するポリクロユニット３５とを備える。光ファイバ３４は、所定長さを有することで、測定開口３１への種々の方向からの入射光が該光ファイバ３４内で混合され、レンズ３３で集光された光の該光ファイバ３４への入射位置によるばらつきを解消することができるようになっている。

照明光学系２は、照明光源２１と、反射傘２２と、トロイダルミラー２３とを備える。照明光源２１は、可視域の光を発生する白色ＬＥＤを備え、光ファイバ３４の入射端３４１に対して、レンズ３３の反対側に設けられる。反射傘２２は、反射部材であり、半球、或いは半球の一部を切り欠いたドーム状に形成され、その中心（焦点）部分に照明光源２１が配置される。照明光源２１からの照明光は、反射傘２２の内側面によって測定開口３１方向に反射され、さらに円筒状のトロイダルミラー２３で反射されて、円形マスク３２の外方から、被測定物である試料４に、リング状に、かつその全周から照射される。試料４への入射角度は、試料面の法線から４５°である。このため、トロイダルミラー２３は、その軸線方向の断面が円錐台状の筒状に形成される。

このように照明光学系２および受光光学系３は、４５°ａ：０°ジオメトリを構成し、試料４の全方位から照明することによって、試料面の傾きや異方性の影響を受け難くすることができる。

図３は、図１に示す色彩計の電気的構成を示すブロック図である。照明光学系２からの照明光に対する試料４の反射光および後述の外部入射の環境光は、受光光学系３で受光される。より具体的には、前記試料４の反射光および前記外部入射の環境光は、円形マスク３２を介してレンズ３３に入射され、レンズ３３で集光されて入射端３４１から光ファイバ３４に入射され、光ファイバ３４によって導光され、入射開口３５１からポリクロユニット３５に入射される。ポリクロユニット３５は、暗箱に回折格子等の分光板（分光ブロック）３５２およびＣＭＯＳラインセンサ３５３を備える。このポリクロユニット３５への入射光（前記試料４の反射光および前記外部入射の環境光）は、回折格子等の分光板３５２によって、およそ３６０〜７３０ｎｍの波長に分光され、分光された各波長の光は、ＣＭＯＳラインセンサ３５３の各受光素子によってそれぞれ光電変換される。光電変換された各波長の信号は、ＡＤ変換器５１でデジタルデータに変換され、ＣＰＵ５２に入力される。

ＣＰＵ５２は、演算部の一例であり、取得したデジタルデータ、および、例えば工場等で予めメモリ５３に書き込まれた校正データ等を用いて、測定した試料４の分光反射率係数を求める。ＣＰＵ５２は、その分光反射率係数から色彩値を求め、結果をＬＣＤ５４に表示したり、データ出力部５５から外部のパーソナルコンピュータ等へ出力する。また、ＣＰＵ５２は、測定釦１０５を含む入力操作部５７への操作に応答して、後述する環境光の測定や、各種の設定等を行うとともに、制御信号生成部５６を介して、照明光源２１のＯＮ／ＯＦＦ制御、ＣＭＯＳセンサ３５３の制御およびＡＤ変換器５１等のタイミング制御も行う。

上述のように構成される色彩計１において、本実施形態では、色彩計１は、被測定物である試料４の色彩値を求めるために、試料４の分光反射率係数を求める物体色測定モードと、その物体色測定モードの前に実施され、任意の環境光を照明光として分光強度分布を測定する環境光測定モードとの２つの測定モードを備え、実際に測定した環境光を観察光源とした場合における試料４の分光反射率係数および色彩値を求める。

図４は、図１に示す色彩計の模式的構成を示す環境光測定モードでの光路図である。前述の図２は、物体色測定モードの光路図を説明するものである。この図２の構成から、照明光学系２を除いた、受光光学系３の構成が、該環境光測定モードで使用される。また、前記物体色測定モードでは、図１（Ａ）に示すように、該色彩計１からアタッチメント１０２を除いた本体１０１が使用される一方、この環境光測定モードでは、図１（Ｂ）に示すように、本体１０１にアタッチメント１０２が装着され、すなわち、図４に示すように、測定開口３１に拡散板１０３が配置されて測定が行われる。

このように測定開口３１に拡散板１０３を配置して環境光の分光強度分布を測定することによって、観察光源としての前記環境光の光源６と、受光光学系３との位置関係の影響を軽減することができる。すなわち、入射位置による該環境光の偏り等を軽減することができる。したがって、拡散板１０３を用いることによって、安定して環境光を本体１０１内（受光光学系３）に導くことができ、光源の測定における測定精度を向上することができる。そして、このような機能を有する拡散板１０３をアタッチメント１０２に保持させ、測定開口３１に対する着脱を可能にすることによって、本実施形態の色彩計１は、前記環境光測定モードと、前記物体色測定モードとを容易に切り換えることができる。

アタッチメント１０２は、拡散板１０３を保持するとともに、測定開口３１への着脱を可能にする構成であればよく、例えば、ねじ込み式の保持リングや、係止爪を備える保持リング等によって実現することができる。また、本体１０１側に拡散板１０３の係止爪を進退自在に設けた場合には、該拡散板１０３は、必ずしもアタッチメント１０２に保持される必要は無く、単体で測定開口３１に被せられるように構成されてもよい。

図５は、図１に示す色彩計による環境光の測定動作および物体色の測定動作を説明するためのフローチャートである。入力操作部５７や、アタッチメント１０２の装着動作等に応答して、環境光測定モードが実行されると、図５において、ステップＳ１で、ＣＰＵ５２は、光源６からの環境光の分光強度分布（分光プロファイル）を測定する。より具体的には、図４に示すように、測定開口３１（円形マスク３２）の外方に取付けられた拡散板１０３を通して、光源６による環境光は、集光レンズ３３に入射し、集光レンズ３３で集光され、光ファイバ３４に入射し、光ファイバ３４を通して、ポリクロユニット３５に導かれる。この場合において、勿論、照明光学系２は、非動作状態である、すなわち照明光源２１は、消灯している。そして、ポリクロユニット３５の入射光（環境光）は、分光板３５２によって複数の波長に分光され、その分光された各波長の光が、ＣＭＯＳラインセンサ３５３の各受光素子によってそれぞれ光電変換され、光強度に応じた電気信号が得られる。得られた各波長の電気信号は、ＡＤ変換器５１でデジタルデータに変換され、ＣＰＵ５２に入力される。

次に、ステップＳ２では、ＣＰＵ５２は、取得したデジタルデータに対して、予めメモリ５３に書き込まれている分光板３５２やＣＭＯＳラインセンサ３５３の校正データ（分光感度データ等）および拡散板１０３の校正データ（分光透過率データ）に応じた補償（減算）を行ない、前記環境光の分光強度分布（分光プロファイル）のデータを求め、このデータをメモリ５３に格納し、処理を終了する。

一方、入力操作部５７や、アタッチメント１０２の取外し動作等に応答して、物体色測定モードが実行されると、図５において、ステップＳ１１では、入力操作部５７から、測定者が希望する観察光源の種類が選択され、入力される。選択入力されると、ステップＳ１２で、被測定物としての試料４の物体色が測定される。より具体的には、ＣＰＵ５２は、照明光学系２を動作させる、すなわち照明光源２１を点灯させる。これによって照明光源２１で発生された照明光は、反射傘２２およびトロイダルミラー２３で反射して、試料４に、前記法線方向から４５°の角度で照射される。試料４で反射した光の内、法線方向の成分は、上述と同様に、測定開口３１（円形マスク３２）、集光レンズ３３および光ファイバ３４を介してポリクロユニット３５に導かれ、ＣＭＯＳラインセンサ３５３において、各波長の分光強度に応じた信号に変換される。この得られた信号は、ＡＤ変換器５１でデジタルデータに変換され、ＣＰＵ５２に入力される。ＣＰＵ５２は、この取得したデジタルデータおよび予めメモリ５３に書き込まれている校正データ等を用いて、測定した試料４の分光反射率係数を求め、またその分光反射率係数から色彩値を求め、結果をＬＣＤ５４に表示し、あるいは、データ出力部５５から外部へ出力する。この色彩値の演算の際に、ＣＰＵ５２は、メモリ５３に記憶されている各光源の分光強度分布の内、ユーザによって選択された光源の環境光の下における色彩値を演算する。

ここで、ＣＰＵ５２による色彩値の具体的な演算方法の一例について説明する。先ず、例えば前記工場では、校正データとして、基準となる光を測定した場合における当該測色計１（受光光学系３）の分光感度データＬ０（λ）が求められ、この分光感度データＬ０（λ）が本体感度データＬ０（λ）としてメモリ５３に記録される。この本体感度データＬ０（λ）の測定は、拡散板１０３として、基準となるマスタ拡散板を取り付け、分光照度（分光強度分布）Ｓ０（λ）が既知である基準となる光を、測定することによって実施され、本体感度データＬ０（λ）は、その測定によって得られたＡＤ変換値である。

そして、前記環境光測定モードにおいて、ＣＰＵ５２は、実際に測定されたＡＤ変換値をＬ１（λ）とする場合に、測定した環境光の分光照度（分光強度分布）Ｓ１（λ）を次式（１）から求める。
Ｓ１（λ）＝Ｓ０（λ）＊Ｌ１（λ）／Ｌ０（λ）＊Ｎ（λ） ・・・（１）
ただし、Ｎ（λ）は、拡散板１０３の透過率データであり、前記工場で使用された比較的高精度な前記マスタ拡散板と、製品に添付されて実際の環境光測定モードに使用される比較的低精度な拡散板との透過率の比である。すなわち、この拡散板透過率データＮ（λ）は、実際に使用される拡散板１０３のロットばらつき等を補償するデータである。

なお、この拡散板１０３が、上述のようにアタッチメント１０２で交換可能になっておらず、例えば、本体１０１内に設けられたスライド部材に取付けられ、測定開口３１に対して進退自在に構成される場合は、各製品が独立して拡散板透過率データＮ（λ）を持つ必要はなく、前記基準となる光を直接付属する拡散板１０３を通して測定した本体感度データＬ０（λ）を用いることで、その拡散板１０３の分光透過率特性も補償することができる。

また、前記工場では、分光反射率係数Ｒ０（λ）が、既知の規定の白色校正板を測定開口３１に装着し、照明光学系２および受光光学系３を使用して測定され、その白色校正板のＡＤ変換値Ｄ０（λ）と、分光反射率係数Ｒ０（λ）とが、メモリ５３に記録されている。この白色校正板の校正データの測定および記録は、測定時に使用者によって実施されてもよい。そして、実際の試料４の測定によって得られたＡＤ変換値Ｄ１（λ）から、測定した試料の分光反射率係数Ｒ１（λ）が、次式（２）によって求められる。なお、この実際の試料４の測定の際には、照明光源２１の光量変動や環境温度変動等を補正する処理が併せて行われる。
Ｒ１（λ）＝Ｒ０（λ）＊Ｄ１（λ）／Ｄ０（λ） ・・・（２）
次に、ＣＰＵ５２は、色彩値（三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚ）を次式（３）によって求める。
色彩値（三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚ）
＝色の表示に用いる光の分光分布（観察光源）＊測定物の分光反射率係数＊等色関数（目の分光感度） ・・・（３）
ここで、物体色の定義式は、次式（４）（式（４−１）〜式（４−４））の通りである。

ただし、Ｓ（λ）は、色の表示に用いる光の分光分布（＝上記Ｓ１（λ））であり、ｘ（λ）、ｙ（λ）およびｚ（λ）は、それぞれ、ＸＹＺ表色系における等色関数であり、Ｒ（λ）は、分光反射率係数（＝上記Ｒ１（λ））である。

そして、三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚから、必要に応じて任意の表色系の色彩値を求めることができる。例えば、Ｌ＊ａ＊ｂ＊の表色系の各値は、次式（５）（式（５−１）〜式（５−４））によって求めることができる。

次に、更に簡単に、測定した分光強度分布を観察光源に指定して、被測定物の色彩値を求めるための操作手順について説明する。図６は、色彩値を求めるための操作手順について説明するための図である。

図６に示すように、まず、起動後におけるＬＣＤ５４に表示される画面Ｈ１において、入力操作部５７から、測定者によって各測定モード（「環境光測定」、「物体色測定」）または「メニュー」が選択される。「環境光測定」が選択されると、環境光測定画面Ｈ５が表示されるとともに、色彩計１が図５に示す環境光測定モードとなり、測定者が測定釦１０５を押すことによって、上述した処理によって測定が完了する。測定後は、画面Ｈ６のように、測定結果とともに、データを保存するか否かを確認するメッセージが表示される。測定者が図略のＯＫまたはキャンセル釦を操作することで、保存するまたは保存しないを決定することができる。測定者がＯＫ釦を選択した場合には、データ保存画面Ｈ７が表示され、光源の名称、例えば「測定室」を入力後、測定者がＯＫ釦を押すことによって、前記分光強度分布のデータに、その光源の名称が対応付けられて、メモリ５３に保存される。

次に、観察光源設定画面Ｈ３が表示され、測定者は、入力操作部５７から、観察光源を設定する。ここで、上記保存した分光強度分布を有する光源の名称「測定室」は、一番上（上位）に表示されており、測定者がそのままＯＫ釦を押すことによって、測定した環境光の分光強度分布が、メモリ５３からＣＰＵ５２に読み出され、観察光源に設定される。次に、物体色測定画面Ｈ８が表示され、その画面Ｈ８で測定者が測定釦１０５を押すことによって、色彩値が測定される。次に、測定結果が画面Ｈ９のように表示され、この画面Ｈ９で、前記設定した環境光データの名称、「測定室」が表示されており、「視野」等の測定条件も合わせて表示される。

一方、メニュー設定画面Ｈ２では、観察光源、観察視野、表色系等の物体色測定および環境光測定をする際の条件設定等が可能である。このメニュー設定画面Ｈ２から観察光源を設定する場合に、上述のようにして測定者が取り込んだ任意の環境光データが保存されている場合には、上述の画面Ｈ３のように「測定室」とその名称が表示されるが、ひとつも保存されていない場合には、画面Ｈ４のように、例えば製品出荷の際に予め保存されている規定のＤ５０、Ｄ６５、Ａ、Ｆ等の光源だけが表示される。

このように、環境光測定モードで測定された観察光源６の分光強度分布（分光プロファイル）のデータをメモリ５３に記憶させる際に、設定部として機能する入力操作部５７を設け、この入力操作部５７から、観察光源６の識別情報として名称を入力可能とし、ＣＰＵ５２によって前記入力された名称を前記分光強度分布のデータに対応付けて保存しておくことによって、本実施形態の色彩計１は、物体色測定モードにおいて、観察光源６の指定を容易に行うことができる。

そして、好ましくは、物体色測定モードを実行する前に予め観察光源６を複数選択可能な状態に色彩計１をしておくことによって、色彩計１は、画面Ｈ１０のように、複数の観察光源６下における各色彩値をＬＣＤ５４に並んで表示することができる。これによって測定者は、光源が違うことでどの程度の色差を生じるかを、ＬＣＤ５４の表示画面上で容易に確認することができる。図６に示す例では、画面Ｈ１０では、前述の「測定室」を観察光源６とした場合の色彩値と、もう１つの観察光源６として、「照明ブース」を使用した場合の色彩値とが表示されている。なお、照明ブースとは、色を目視で観察するための照明ボックスであり、そのボックスの上部に蛍光灯が設けられ、ボックスの中に被測定物を入れ、測定者が前面から被測定物の色を観察するためのものであり、色見台等とも称される。

このようにメモリ５３に複数の環境光（観察光源６）の分光強度分布の測定結果を記憶可能とし、測定者が適宜に選択指定して該メモリ５３から読み出して使用可能とすることによって、環境光が変わる毎に、該環境光の分光強度分布を測定する必要が無くなり、色彩計１の利便性を向上することができる。また、前述のように、測定場所の名前等、環境光（観察光源６）の識別情報を付加しておくことによって、それら複数の環境光（観察光源６）の指定を容易に行うことができ、このことは、特に好適である。

また、観察光源６を複数選択可能な場合に、画面Ｈ１１で示すように、複数の観察光源６における色差を表示するようにしてもよい。画面Ｈ１１では、「測定室」での色彩値を基準に、「照明ブース」での色彩値との差分が表示されている。

以上のように、本実施形態の測色計１は、被測定物（試料４）の色彩値を求めるために、被測定物（試料４）の分光反射率係数を求める物体色測定モードと、この物体色測定モードの前に行われ、任意の環境光を照明光として分光強度分布を測定する環境光測定モードとの２つの測定モードを備えることによって、実際に測定した環境光を観察光源６とした場合における被測定物の分光反射率係数および色彩値を求めることができる。

より詳しくは、環境光測定モードでは、ＣＰＵ５２は、制御信号生成部５６を介して、光源測定部の一例である受光光学系３を動作させ、任意の環境光源６からの環境光を測定開口３１から取り込ませ、その環境光の分光強度分布を測定し、メモリ５３に記憶する。次に、物体色測定モードでは、ＣＰＵ５２は、制御信号生成部５６を介して、照明光源の一例である照明光学系２、および、分光測定部の一例でもある前記受光光学系３を動作させ、測定開口３１に臨む被測定物（試料４）に対して、分光強度分布が予め測定されてメモリ５３に記憶されている照明光を照明光学系２に照射させ、その照明光の照射による被測定物（試料４）の反射光から、受光光学系３に、該被測定物（試料４）の分光反射率係数を測定させる。次に、ＣＰＵ５２は、この測定された分光反射率係数から、メモリ５３に記憶されている分光強度分布の環境光を観察光源６として用いた場合における被測定物（試料４）の色彩値を求める。

したがって、本実施形態の色彩計１は、１台で、任意の環境光における分光強度分布ならびに規定の光源における被測定物（試料４）の分光反射率係数および色彩値を測定することができるとともに、この測定した環境光を観察光源６として用いた場合における被測定物（試料４）の色彩値も求めることができる。これによって、より簡単に、目視との相関がある色彩値を得ることができる光学特性想定装置としての色彩計１を実現することができる。

なお、分光板３５２とＣＭＯＳラインセンサ３５３との位置関係の変化、ＣＭＯＳラインセンサ３５３の光電変換特性の変化、照明光源の発光特性の変化等によって、照明光源２１の分光強度分布が、予め測定されている分光強度分布からずれを生じる可能性がある場合には、測定開口３１に前記白色校正板等を配置する構成を設け、該照明光源２１の実際の分光強度分布をポリクロユニット３５で測定することによって、メモリ５３の記憶内容を更新する等の校正動作が適宜に実施されればよい。

次に、別の実施形態について説明する。

（第２実施形態）
図７は、第２実施形態における色彩計の模式的構成を示す物体色測定モードでの光路図である。第２実施形態における色彩計１ａは、図７に示すように、前述の第１実施形態における色彩計１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。前述の第１実施形態における色彩計１は、測定した環境光の分光強度分布を物体色測定の観察光源６に設定しているが、一方、第２実施形態における色彩計１ａは、測定した環境光の分光強度分布を物体色測定の評価用照明光に設定している。

このため、第２実施形態の色彩計１ａでは、第１実施形態の色彩計１における照明光源２に代え、照明光学系２ａが用いられる。この照明光学系２ａは、照明光学系２と同様に、照明光源２１、反射傘２２およびトロイダルミラー２３を備え、さらに、第２光源２４を備えている。すなわち、この照明光学系２ａにおいて、第２実施形態の色彩計１ａでは第１の光源として機能する照明光源２１は、蛍光物質を励起する波長を含まない可視光を発生する白色ＬＥＤを備える一方、被測定物（試料４）が蛍光試料である場合に、第２の光源２４は、蛍光物質を励起することができる少なくとも紫外領域を含む光を発生する紫外ＬＥＤを備えている。

図７に示す例では、第２の光源２４は、図７の紙面左右にそれぞれ配置されているが、第１の光源である照明光源２１と同様に、試料４の法線に対しておおよそ４５°の角度で照明することが可能な構成であればよい。例えば、第２の光源２４に対して照明光源２１と同様に反射傘２２を利用する構成、あるいは照明光源２１とは逆に、第２の光源２４からの光をトロイダルミラー２３に反射させずに、直接試料４に照射する構成であってもよい。また、本実施形態では、受光光学系３のポリクロユニット３５も、前記蛍光成分を正しく測定するために、少なくとも蛍光増白剤の励起域をカバーする紫外域の分光強度分布のデータを取得できるようになっている。

ここで、例えば紙等の蛍光増白剤を含む試料を測定する際には、反射光に蛍光成分が付加される。蛍光成分の分光特性は、試料を照明する光の分光強度分布に依存するため、蛍光増白剤を含む試料の光学特性を正確に測定するためには、照明光の分光強度分布を、評価用照明光に合わせる必要がある。一般的に評価用照明光には、前述のＤ５０、Ｄ６５、Ａ等の標準光源が使用されるが、実際に照明する光の分光強度分布をＤ５０等に合わせることは、非常に困難である。それに対し、前記特許文献２では、２種類の分光強度分布を持った照明光を用いることによって試料からの反射光がそれぞれ測定され、これら測定された各データおよび予めメモリに記憶された係数から、数値的に任意の分光強度分布を持った照明光で照明した場合における全分光放射率係数が求められている。このため、本実施形態でも、２種類の分光強度分布を持った前記第１および第２の光源２１、２４が用いられる。しかしながら、前記特許文献２には、その評価用照明光に、測定した任意の環境光の分光強度分布を用いることは示されていない。

図８は、図７に示す色彩計による環境光の測定動作および物体色の測定動作を説明するためのフローチャートである。図８において、図５で示す動作に類似し、対応する動作には同一のステップ番号を付して示し、その説明を省略する。図８において、環境光測定モードの動作は、図５と同様である。

一方、物体色測定モードにおいて、まず、ステップＳ１１で、入力操作部５７から、ＣＰＵ５２に、測定者が希望する観察光源６の種類が選択された後、ステップＳ１３で、同様に、評価用照明光も設定される。いずれも任意に設定することができるが、環境光を測定した場所で目視と同じ条件における色彩値を簡単に求めるために、観察光源６および評価用照明光共に、測定した分光強度分布が設定されるとよい。その後、ステップＳ１２で、被測定物の試料４の物体色が測定される。この場合において、本実施形態では、ステップＳ１３で設定された評価用照明光に基づき、全分光放射率係数が求められ、同様に、ステップＳ１３で設定された観察光源６に基づき色彩値が求められることによって、評価用照明光の下における、蛍光反射を含めた全分光放射率係数および色彩値が求められる。

本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。

一態様にかかる光学特性測定装置は、被測定物の色彩値を求める光学特性測定装置であって、測定開口から入射する所定の環境光の分光強度分布を測定する光源測定部と、前記光源測定部による測定結果を記憶する記憶部と、前記測定開口に臨む前記被測定物に前記分光強度分布が予め測定されている照明光を照射する照明光源と、前記照明光の照射による被測定物の反射光から、該被測定物の分光反射率係数を測定する分光測定部と、測定された前記分光反射率係数から、前記記憶部に記憶されている分光強度分布の環境光の下での前記被測定物の色彩値を求める演算部とを含む。

そして、他の一態様にかかる光学特性測定方法は、被測定物の色彩値を求める光学特性測定方法であって、所定の環境光の分光強度分布を測定し、記憶しておくステップと、前記分光強度分布が予め測定されている照明光源からの照明光を用いて、前記被測定物の分光反射率係数を測定するステップと、測定された前記分光反射率係数から、前記記憶されている分光強度分布の環境光の下での前記被測定物の色彩値を求めるステップとを含む。

このような構成の光学特性測定装置および該方法では、被測定物の測定前に、環境光の分光強度分布が測定され、記憶され、被測定物の測定では、この測定した環境光の分光強度分布を用いて被測定物の色彩値が求められる。したがって、このような構成の光学特性測定装置および該方法は、１台の装置で、任意の環境光の分光強度分布ならびに規定の光源での被測定物の分光反射率係数および色彩値を測定することができるとともに、測定した環境光を観察光源として用いた場合における被測定物の色彩値を求めることができる。これによって、より簡単に、目視との相関がある色彩値を得ることができる測色計を実現することができる。

また、他の一態様にかかる光学特性測定装置は、被測定物の全分光放射率係数を求める光学特性測定装置であって、測定開口から入射する所定の環境光の分光強度分布を測定する光源測定部と、前記光源測定部による測定結果を記憶する記憶部と、可視光を発生する第１の光源と、前記被測定物が蛍光試料である場合に、蛍光物質を励起することができる少なくとも紫外領域を含む光を発生する第２の光源とを備え、前記測定開口に臨む前記被測定物に前記分光強度分布が予め測定されている照明光を照射する照明光源と、前記第１および第２の光源を用いた場合における前記被測定物の反射光から、該被測定物の全分光放射率係数を測定する分光測定部と、前記２種類の分光強度分布を持った照明光の照射によって測定された被測定物の全分光放射率係数と、前記記憶部に記憶されている環境光の分光強度分布とから、前記環境光の下での前記被測定物の全分光放射率係数を求める演算部とを含む。

また、他の一態様にかかる光学特性測定方法は、被測定物の全分光放射率係数を求める光学特性測定方法であって、所定の環境光の分光強度分布を測定し、記憶しておくステップと、前記分光強度分布が予め測定されており、可視光を発生する第１の光源と、前記被測定物が蛍光試料である場合に、蛍光物質を励起することができる少なくとも紫外領域を含む光を発生する第２の光源からの照明光を用いて、前記被測定物の全分光放射率係数を測定するステップと、前記２種類の分光強度分布を持った照明光の照射によって測定された被測定物の全分光放射率係数と、前記記憶されている環境光の分光強度分布とから、前記環境光の下での前記被測定物の全分光放射率係数を求めるステップとを含む。

前述の光学特性測定装置および該方法では、測定した環境光の分光強度分布が物体色測定の観察光源に設定されたが、上記構成の光学特性測定装置および該方法では、測定した環境光の分光強度分布が物体色測定の評価用照明光に設定される。このため、このような構成の光学特性測定装置および該方法では、第１および第２の各光源から２種類の分光強度分布を持った各照明光がそれぞれ試料に照射され、その各反射光が測定され、記憶され、被測定物の測定では、測定されたデータおよび予め記憶された環境光の係数（前記２種類の分光強度分布）から、数値的に任意の分光強度分布を持った照明光で照明した場合における全分光放射率係数が求められる。したがって、このような構成の光学特性測定装置および該方法は、第１および第２の光源を備える模擬的な評価用照明光源から放射される照明光による全分光放射率係数の測定結果から、環境光の下における被測定物の全分光反射率係数を換算（変換）し、色彩値を求めることができる。

また、他の一態様では、これら上述の光学特性測定装置において、前記環境光の分光強度分布の測定のために前記測定開口に被せられる拡散板をさらに備え、前記拡散板は、アタッチメントに保持されて前記測定開口に着脱される。

上記構成によれば、前記測定開口に拡散板を被せることによって、前記測定開口から入射する前記環境光の入射位置による偏り等を低減することができ、前記光源測定部の測定精度を向上することができる。そして、前記拡散板を測定開口に被せられるようにするために、該拡散板をアタッチメントに保持させ、前記測定開口に対する着脱が可能とされている。したがって、このような構成の光学特性測定装置は、前記環境光測定モードと、物体色測定モードとを容易に切換えを行うことができる。なお、拡散板の分光透過率は、記憶部に予め記憶し、前記光源測定部で環境光の分光強度分布を求める際には、拡散板の分光透過率が補償（減算）されてよい。

また、他の一態様では、これら上述の光学特性測定装置において、前記記憶部に前記光源測定部による測定結果を記憶する際に、その測定結果に対応した識別情報を設定する設定部をさらに備える。

上記構成によれば、測定結果に、測定場所の名前等の、測定結果に対応した識別情報が付加される。したがって、このような構成の光学特性測定装置は、前記観察光源や評価用照明光の指定を容易に行うことができる。

また、他の一態様では、これら上述の光学特性測定装置において、前記記憶部には、前記光源測定部による複数の環境光の測定結果が記憶可能である。

このような構成の光学特性測定装置は、複数の環境光の測定結果の中から、適宜に読み出して使用することによって、環境光が変わる毎に、該環境光の分光強度分布を測定する必要が無くなり、利便性を向上することができる。また、前述のように、測定場所の名前等の識別情報を付加しておくことによって、それら複数の環境光の指定を容易に行うことができ、特に好適である。

また、他の一態様では、これら上述の光学特性測定装置において、前記光源測定部および分光測定部は、前記測定開口を形成する円形マスクと、前記円形マスクを通過した光を集光するレンズと、前記レンズで集光された光の入射位置によるばらつきを解消するための所定長さを有する光ファイバと、前記光ファイバの出射光が入射開口から入射するポリクロユニットとを備え、前記照明光源は、前記光ファイバの入射端に対して、前記レンズの反対側に設けられ、前記照明光源からの前記照明光を前記測定開口方向に反射する半球状の反射部材と、前記反射部材による反射光を前記円形マスクの外方から前記被測定物に照射する筒状のトロイダルミラーとをさらに備え、照明光学系および受光光学系が、４５°ａ：０°ジオメトリを構成する。

上記構成によれば、前記光ファイバが所定長さを有することによって、種々の方向からの入射光が該光ファイバ内で混合される。このため、このような構成の光学特性測定装置は、前記レンズで集光された光の該光ファイバへの入射位置によるばらつきを解消することができる。

また、上記構成によれば、前記照明光学系および照明光学系が、４５°ａ：０°ジオメトリ（ａ：ａｎｎｕｌａｒ）を構成し、被測定物の全方位から照明する。このため、このような構成の光学特性測定装置は、試料面の傾きや異方性の影響を受け難くすることができる。

この出願は、２０１１年３月３１日に出願された日本国特許出願特願２０１１−０７９３９３を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

本発明によれば、任意の環境光の下での色彩値を、１台で容易に求めることができる光学特性測定装置および光学特性測定方法を提供することができる。

Claims (10)

1. 被測定物の色彩値を求める光学特性測定装置において、
   測定開口を介して入射する環境光を受光する受光光学系を備え、前記環境光の分光強度分布を測定する光源測定部と、
   規定の標準光源の分光強度分布に係るデータを予め記憶し、前記光源測定部による測定結果に基づいた前記環境光の分光強度分布に係るデータを記憶する記憶部と、
   前記測定開口に臨む前記被測定物に分光強度分布が予め測定されている照明光を照射する照明光源と、
   前記受光光学系を含み、前記照明光の照射による被測定物の反射光を前記受光光学系で受光して、前記被測定物の分光反射率係数を求めるために前記被測定物の反射光を測定する分光測定部と、
   前記記憶部に記憶された複数の分光強度分布に係るデータに対応する前記環境光および前記標準光源の少なくともいずれかから、前記被測定物の色彩値を求めるための観察光源を選択する選択部と、
   求められた前記分光反射率係数から、前記選択部によって選択された観察光源の下での前記被測定物の色彩値を求める演算部と、
   前記演算部で求められた前記被測定物の色彩値を表示する表示部とを含み、
   前記光源測定部と、前記照明光源と、前記分光測定部と、前記演算部と前記表示部とは、前記光学特性測定装置の本体内に収容されており、
   前記光源測定部によって前記環境光の分光強度分布の測定をする際には、拡散板を通して拡散された前記環境光を測定し、前記分光測定部によって被測定物の反射光を測定する際には、拡散板を通さずに前記被測定物の反射光を測定し、
   前記表示部は、前記選択された複数の観察光源各々の下での前記被測定物の色彩値を複数並べて表示する光学特性測定装置。
2. 被測定物の色彩値を求める光学特性測定装置において、
   測定開口を介して入射する環境光を受光する受光光学系を備え、前記環境光の分光強度分布を測定する光源測定部と、
   規定の標準光源の分光強度分布に係るデータを予め記憶し、前記光源測定部による測定結果に基づいた前記環境光の分光強度分布に係るデータを記憶する記憶部と、
   前記被測定物が蛍光試料である場合に、蛍光物質を励起できる少なくとも紫外領域を含む光を発生する光源を備え、前記測定開口に臨む前記被測定物に分光強度分布が予め測定されている照明光を照射する照明光源と、
   前記受光光学系を含み、前記紫外領域を含む光を発生する光源を用いた場合における前記測定物の反射光を前記受光光学系で受光して測定する分光測定部と、
   前記記憶部に記憶された複数の分光強度分布に係るデータに対応する前記環境光および標準光源の少なくともいずれかから、前記被測定物の色彩値を求めるための観察光源を選択する選択部と、
   前記照明光の照射によって測定された前記被測定物の反射光と、前記選択部によって選択された観察光源の分光強度分布に係るデータとから、前記選択された観察光源の下での前記被測定物の色彩値を求める演算部と、
   前記演算部で求められた前記被測定物の色彩値を表示する表示部とを含み、
   前記光源測定部と、前記照明光源と、前記分光測定部と、前記演算部と前記表示部とは、前記光学特性測定装置の本体内に収容されており、
   前記光源測定部によって前記環境光の分光強度分布の測定をする際には、拡散板を通して拡散された前記環境光を測定し、前記分光測定部によって被測定物の反射光を測定する際には、拡散板を通さずに前記被測定物の反射光を測定し、
   前記表示部は、前記選択された複数の観察光源各々の下での前記被測定物の色彩値を複数並べて表示する光学特性測定装置。
3. 前記選択部は、前記記憶部に記憶された複数の分光強度分布に係るデータに対応する前記環境光および前記標準光源の少なくともいずれかから、前記被測定物の色彩値を求めるための評価用照明光源を選択し、
   前記演算部は、前記被測定物の反射光と、前記選択部によって選択された評価用照明光源の分光強度分布に係るデータとから、前記選択された評価用照明光源の下での前記被測定物の全分光放射率係数を求め、該求められた全分光放射率係数と前記選択された観察光源の分光強度分布に係るデータとから、前記選択された観察光源の下での前記被測定物の色彩値を求める、
   請求項２に記載の光学特性測定装置。
4. 前記表示部は、前記選択部が前記被測定物の色彩値を求めるための観察光源を選択する際に、前記記憶部に記憶された複数の分光強度分布に係るデータに基づく前記環境光および前記標準光源を表示し、前記環境光を、前記標準光源より上位に表示する、
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の光学特性測定装置。
5. 前記表示部は、前記選択された複数の観察光源各々の下での色彩値を複数並べて表示する際、前記複数の観察光源における色差を表示する、
   請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の光学特性測定装置。
6. 前記記憶部に前記光源測定部による測定結果に基づいて前記環境光の分光強度分布に係るデータを記憶する際に、前記測定結果に対応した識別情報を設定する設定部をさらに備える、
   請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の光学特性測定装置。
7. 前記設定部は、前記識別情報として名称を入力することができる、
   請求項６に記載の光学特性測定装置。
8. 前記記憶部には、前記光源測定部による複数の環境光の測定結果に基づいて複数の前記環境光の分光強度分布に係るデータが記憶可能である、
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の光学特性測定装置。
9. 前記光源測定部と前記分光測定部とは同一である、
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の光学特性測定装置。
10. 前記受光光学系は、
    前記測定開口を形成する円形マスクと、
    前記円形マスクを通過した光を集光するレンズと、
    前記レンズで集光された光の入射位置によるばらつきを解消するための所定長さを有する光ファイバと、
    前記光ファイバの出射光が入射開口から入射するポリクロユニットとを備え、
    前記照明光源は、前記光ファイバの入射端に対して、前記レンズの反対側に設けられ、
    前記照明光源を含む照明光学系は、前記照明光源からの前記照明光を前記測定開口方向に反射する半球状の反射部材と、
    前記反射部材による反射光を前記円形マスクの外方から前記被測定物に照射する筒状のトロイダルミラーとを備え、
    前記照明光学系および前記受光光学系は、４５°ａ：０°ジオメトリである、
    請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の光学特性測定装置。